甘蔗抗旱基因研究进展

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1、甘蔗抗旱基因研究进展甘蔗抗旱基因研究进展摘要:干旱是影响甘蔗(SaccharumofficinarumL.)正常生长发育和糖分运输累积的最重要逆境因子。如何解决干旱条件下甘蔗的产量问题是目前生产上面临的重要课题。近年来，随着基因工程技术的发展，甘蔗中许多抗旱相关基因已被克隆，这些基因是甘蔗抗旱性改良屮的重要基因资源。综述了近几年甘蔗抗旱相关基因的研究进展及其在基因工程上的应用现状。关键词：甘蔗(SaccharumofficinarumL.)；干旱；调节基因；功能基因中图分类号:S566.1；Q948.112+3文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)02-0249-06R

2、esearchesofDrought-resistaneeRelatedGenesinSugarcaneLINZhan-tul,LITao2,WANGCai-yunl,ZHANGXiao-dong2,LIFu-shengl(1.YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China；2.YuxiNormalUniversity,Yuxi653100,Yuunan,China)Abstract：Droughtisthemostimportantstressfactorsignificantlingdestroyingthenonnalgrowth

3、andsucroseaccumulationofsugarcane・Solvingthesugarcaneproductionunderdroughtconditionisanemergentissueinpractice・Inrecentyears,manydrought-resistancerelatedgenesofsugarcanehavebeenclonedwhichareimportantresourcesforbreedingsugarcanewithdrought-resistance・Thispaperisaimsedtoprovideareviewofthesefu

4、nctionalgenesfordroughttoleraneeandtheactivityoftheirapplicationindroughttoleranee.Keywords：SaccharumofficinarumL・；drought；regulatorygenes；functionalgenes廿蔗（SaccharumofficinarumL.）为禾本科廿蔗属植物，是世界糖料生产的重要作物Z—[1]o2009年全球廿蔗种植面积已达2300万hm2,约占全球耕地面积的5%[2]O巴西是世界上最大的蔗糖半产国，每年可生产蔗糖3100万t,约占全球产量的2/3[3]o廿蔗也是生物

5、乙醇生产的重要原材料。有学者估计甘蔗生物乙醇在未來15〜20年间可以取代10%以上的世界精炼石油[4,5]o在生产上，甘蔗容易受到恶劣气候和土壤条件等环境因子的影响。非生物胁迫是造成全球重要作物减产的主要因素之一，其中干旱胁迫居首位，对作物适应性和产量造成很大影响，如干旱影响甘蔗生长发育和糖分的运输累积，导致廿蔗产量减少40%以上[6]。因而，发掘甘蔗抗旱相关基因已成为甘蔗育种、遗传资源与品种改良研究的热点。通过基因工程手段，将抗旱相关基因克隆并将其导入非抗旱甘蔗晶种，定向改良该品种的抗旱性，将是未來廿蔗品种改良的一种有效手段。近年來，国内外研究者利用现代分子生物学技术，已克隆出一些与

6、抗旱相关的基因。根据作用方式的不同，可以将抗旱基因分为两类，一类是功能基因，其编码产物在植物抗旱中直接起保护作用,如渗透调节物质半物合成途径的关键酶基因（如脯氨酸合成酶基因P5CS）和具有抗氧化功能的酶基因（如超氧化物歧化酶基因SOD）；另一类是调节基因，其编码产物在信号转导和基因表达过程中能够调节功能基因的表达，如bZIP（碱性亮氨酸拉链）转录因了和蛋口激酶基因MAPK等[7]。1甘蔗抗旱相关的功能基因1.1渗透调节物质生物合成途径相关基因脯氨酸是植物体内重要的相容性渗透调节物质，一般以游离状态存在于植物细胞中。研究表明增加植物细胞中脯氨酸的含量，可以有效提高植物抗旱性和耐盐性[8]

7、。因此，脯氨酸的积累与植物干旱、盐胁迫密切相关。高等植物脯氨酸牛物合成分为两条途径：谷氨酸途径和鸟氨酸途径。通常在植物受到逆境胁迫时，脯氨酸的合成主要来源于后者。-毗咯（#-5-竣酸合成酶（P5CS）基因是脯氨酸合成中谷氨酸途径的限速酶基因，干旱和盐胁迫处理下P5CS基因的诱导表达，往往伴随着脯氨酸含量的增加［9］o△-鸟氨酸氨基转移酶(5-OAT)基因是脯氨酸合成中鸟氨酸途径的一个关键酶基因。近年來研究表明这两种酶已经从许多植物中分离和克隆出